物理-19热学理想气体物态方程

二、理想气体的热动平衡的统计规律（平衡态）1、没有一个分子比其他分子占有优势；2、分子均匀分布，任一位置单位体积内的分子数不比其它位置占优势；3、分子沿任一方向的运动不比沿其它方向的运动占优势；分子速度在各个方向上的分量的各种平均值都相等。vi

vix

i

viy

j

viz

k分子运动速度vx

vy

vz

0各方向运动概率均等iixNNv

1

(vx

1)

1

v

0x

方向速度平方的平均值各方向运动概率均等

ixix

1N22v

v2z22yxvv

v

v2

v2

v2

v2x

y

z213v二、理想气体的热动平衡的统计规律（平衡态）1、没有一个分子比其他分子占有优势；2、分子均匀分布，任一位置单位体积内的分子数不比其它位置占优势；3、分子沿任一方向的运动不比沿其它方向的运动占优势；分子速度在各个方向上的分量的各种平均值都相等。三、理想气体压强公式气体压强的微观机制：压强是大量分子对容器壁发生碰撞，从而对容器壁产生冲力的宏观效果。理想气体的压强气体分子在单位时间内施与器壁单位面积上的冲量。-

mvixmvix2Avi

ozyz

xxA1viviy三、理想气体压强公式设边长分别为x、y及z的长方体中,有N

个全同的质量为m

的气体分子，

计算

A1

壁面所受压强yvixvizo三、理想气体压强公式设边长分别为x、y及z的长方体中,有N

个全同的质量为m

的气体分子，

计算

A1

壁面所受压强-

mvixmvix2Avi

oyzyz

xxA1分子数密度n：

单位体积内的分子个数n

NV质量密度：

nm三、理想气体压强公式

理想气体压强公式：k2

1

mv2k3P

2

nV分子平均平动动能：分子数密度：n

N统计关系式微观量的统计平均值宏观可测量量§12-4理想气体分子的平均平动动能与温度的关系一、理想气体分子的平均平动动能与温度的关系k理想气体压强公式：

p

2

n3理想气体物态方程:

p

nkTk2分子平均平动动能：

1

mv22k

3

kT

3

kT2宏观可测量微观量的统计平均二、温度T

的物理意义1、温度是分子平均平动动能的量度.k

T2、温度是大量分子的集体表现.3、在同一温度下各种理想气体分子平均平动动能均相等.说明：温度是个统计概念，由微观粒子动能的统计平均值决定。说少数几个分子具有多高的温度是无意义的。122kmv

3

kT2

小结一、理想气体物态方程一定量理想气体，质量为成，每个气体分子质量为m。pV

νRT

m

RTMm，由N个理想气体分子组P

nkT1231038

JKk

R

NA

1./玻耳常量n

=N/V气体分子数密度质量密度：

nm二、理想气体压强公式分子平均平动动能：k2

1

mv2k3p

2

n分子数密度：Vn

N三、理想气体分子的平均平动动能与温度的关系122kmv

3

kT2

例1（12-1题）1、一瓶氦气和一瓶氮气分子数密度相同，分子平均平动动能相同，都处于平衡状态，则：温度、压强都不同.温度相同，氦气压强大于氮气压强.温度相同、压强相同.温度相同，氦气压强小于氮气压强.例22、一瓶氦气和一瓶氮气质量密度相同，分子平均平动动能相同，都处于平衡状态，则：温度相同、压强相同.温度、压强都不同.温度相同，氦气压强大于氮气压强.温度相同，氦气压强小于氮气压强.3、理想气体体积为V，压强为p，温度为T.一个分子的质量为m，k为玻耳常量，R为摩尔气体常量，则该理想气体的分子数为：（A）（C）pV

mpV

(RT

)(kT

)（B）

pV（D）

pV

(mT

)例3§12-5

能量均分定理 理想气体内能一、1、度i度:决定一个物体在空间的位置所需的

独立坐标数称为该物体的

度数。2、理想气体分子（刚性分子）的

度1）单原子分子i

=3

平动

度质点——位置（

x、y、z）§12-5

能量均分定理 理想气体内能一、1、度i度:决定一个物体在空间的位置所需的独立坐标数称为该物体的 度数。2、理想气体分子（刚性分子）的

度单原子分子i

=3

（3个平动

度）双原子分子位置x、y、z刚性细杆方向

、βi

=5

（3个平动+2个转动）§12-5

能量均分定理 理想气体内能一、1、度i度:决定一个物体在空间的位置所需的独立坐标数称为该物体的 度数。2、理想气体分子（刚性分子）的

度1）单原子分子i

=3

（3个平动+0个转动）2）双原子分子i

=5

（3个平动+2个转动）刚体x、y、z方向

、β自转角度3）多原子分子位置Cxz

y§12-5

能量均分定理 理想气体内能一、1、度i度:决定一个物体在空间的位置所需的独立坐标数称为该物体的 度数。2、理想气体分子（刚性分子）的

度1）单原子分子i=3（3个平动+0个转动）2）双原子分子i=5（3

个平动+2

个转动）3）多原子分子i=6（3个平动+3

个转动）刚性分子

度度分子t

平动r

转动i

总单原子分子303双原子分子325多原子分子336i

t

r处于平衡态温度为T

的理想气体，若将气体分子看作刚性分子，如果分子有

t

个平动 度，r

个转动 度，则:若将分子看作非刚性分子，还要考虑分子的振动动能，按一定的原则确定振动 度。（略）二、能量均分定理（玻耳

假设）平衡态理想气体分子平均平动动能kTk2

21

32

mv

zyx1

kT2121212222mv

mv

mv

温度为T

的平衡态理想气体分子的每一个

度对应一份相同的能量：222

213v2

v2

v2

v2

,x

y

zvv

v

v

zyx21

kT2z2y212122xmvmvmv1

12

2mv

kT32二、能量均分定理（玻耳

假设）（*重点*）气体处于平衡态时，分子任何一个度的平均能量都相等，均为1

kT2———能量按

度均分定理（一个）分子平均总动能总

i

kT2单原子双原子2总

3

kT2

5

kT总总

6

kT2多原子三、理想气体的内能（*重点*）1、内能：与系统内所有分子热运动相关的能量。动能相互作用势能化学能、核能（理想气体不考虑相互作用势能）（不涉及化学反应、核反应）2、理想气体的内能：组成理想气体系统的全部分子的平均总动能之和。三、理想气体的内能（*重点*）